quinta-feira, 4 de novembro de 2010

Origem e Evolução do Microscópio

Já no tempo de Aristóteles se sabia que muitos seres vivos eram formados por órgãos. No entanto era totalmente desconhecida a existência das células como componentes daqueles órgãos.

A principal razão pelo qual nao se visualizassem, seria o fato de não existirem ainda meios que permitissem a visualização de objectos de dimensões tão pequenas - ainda não tinha sido inventado o microscópio.

Galileu Galilei (1564 -1642) Foi um matemático, astrónomo e físico italiano. É considerado o fundador do método experimental e defendeu a teoria copernicana de um universo heliocêntrico ( o Sol como o centro do nosso Universo) e de uma Terra móvel, o que lhe valeu numerosas críticas, nomeadamente por tais noções serem contrárias àquelas produzidas na bíblia. Por esse motivo Galileu foi julgado e condenado em 1633, e teve de abjurar perante a Inquisição.

No final do séc. XVI, Galileu cria o telescópio usando um tubo e duas lentes convexas (1609). Foi a primeira pessoa a aplicar o telescópio ao estudo dos céus.

Galileu descobriu que se dispusesse duas lentes num tubo obteria um aparelho que, olhando de uma das extremidades, permitia a visualização pormenorizada de objectos distantes – o telescópio. O mesmo aparelho, quando olhado pelo extremo oposto, permitia visualizar objectos pequenos, invisíveis a olho nu – o microscópio.

É neste ponto que se estabelece uma transição do imensamente grande, para o infinitamente pequeno.

No século XVII, com a Revolução Industrial, a tecnologia impõe-se. A par ocorre a “revolução científica” e começa-se a atribuir um maior valor à experimentação, o que motivou a construção e o aperfeiçoamento de vários instrumentos de laboratório, entre os quais o microscópio.

O exemplo do microscópio serve também para ilustrar que a investigação científica não é uma actividade neutra, que se desenvolve isoladamente da sociedade, mas antes uma actividade intimamente ligada e influenciada por várias características da sociedade tais como a cultura vigente, a política ou a época em questão. A ciência desenvolve-se em conjunto com a sociedade.

Em 1590, os irmãos holandeses Francis e Zacharias Janssens, construiram o primeiro microscópio óptico composto.

Do século XVII não sobreviveram retratos de Robert Hooke (1635-1703). Era filho de um homem do clero e foi educado em casa pelo pai. Entrou para o colégio de Westminster com a idade de 30 e daí passou para a Universidade de Oxford onde alguns dos melhores cientistas da Inglaterra estariam a trabalhar na altura. Os cientistas ficaram impressionados com a sua habilidade e perícia para a construção de equipamentos e elaboração de protocolos e rapidamente se tornou um assistente do químico Robert Boyle.

Em 1665, o inglês Robert Hooke, publicou os resultados das suas investigações, realizadas para a Royal Society de Londres, no livro “Micrographia”.

Hooke fabricou um microscópio óptico composto bastante mais aperfeiçoado relativamente ao de Jansen e examinou um pedaço de cortiça. Nela observou numerosas cavidades microscópicas, às quais chamou “poros” ou “células” e que lembram a disposição de um favo de mel.

Na descrição feita por Hooke, este utiliza, pela primeira vez, o termo “célula” – pequena cela – para designar as pequenas cavidades que observa na cortiça. Porém, Hooke viu apenas as paredes esqueléticas sem antever a sua natureza real e a sua individualidade. Não supôs que o fundamental fosse o conteúdo da célula e não o material que limita a cavidade.

Os seus trabalhos encorajaram no entanto, outros cientistas a utilizar o microscópio na observação de material biológico.

No início do século XVII, os microscópios compostos eram já comuns na Europa. No entanto, produziam uma imagem de péssima qualidade devido a aberrações cromáticas produzidas pelas lentes. Assim, muitos investigadores preferiam usar microscópios simples, construídos com apenas uma lente cuidadosamente polida.

Antony van Leeuwenhoek (1632-1723) era um cientista invulgar (o seu último nome é muitas vezes de complicada pronúncia para quem não fala holandês; "layu-wen-hook" é uma aproximação possível em Inglês). Veio de uma família de comerciantes, nunca teve fortuna, não recebeu formação universitária, nem sabia outra língua para além do holandês. O seu pai fazia cestos, enquanto que a mãe vinha de uma família de cervejeiros. Mesmo assim, com perícia, persistência, uma curiosidade infinita e uma mente aberta e livre do dogma científico da época, Leeuwenhoek fez algumas das mais importantes descobertas na história da biologia.

Em 1648, foi aprendiz numa loja de negociantes de linho e mais tarde ele próprio aderiu ao negócio dos tecidos. Em 1668 aprendeu a polir lentes, uma vez que costumava usar uma lupa na para avaliar a qualidade dos tecidos, e fez assim o seu primeiro microscópio. Há quem diga que teria sido inspirado pelo trabalho de Robert Hooke, após ter visto a capa de uma cópia do Micrographia numa livraria.

Após algumas experiências com microscópios compostos, abandonou o seu uso uma vez que não era exequível uma ampliação superior a 20 ou 30 vezes. A sua perícia no polimento de lentes permitiu-lhe construir um microscópio óptico simples (apenas com uma lente de boa qualidade) que ampliava mais de 200 vezes. Foi assim que se tornou um pioneiro na observação de diferentes espécies microscópicas: protistas, algas e bactérias, as quais desenhou e enviou à Royal Society de Londres.

Os seus microscópios eram individualmente feitos para cada amostra e alguns dos seus “infinitamente pequenos” eram observados com uma ampliação de cerca de 300 vezes, uma façanha considerável, mesmo em comparação com alguns instrumentos modernos. O microscópio de Hooke, apesar de composto (com uma lente ocular e uma objectiva) apenas tinha um poder ampliador de 30 vezes.

Com a ajuda de um microscópio simples, Leeuwenhoek observou e desenhou os “infinitamente pequenos”. Curiosamente, alguns destes seres microscópicos apresentam grandes homologias com os seres humanos, como é o caso da existência de sistema digestivo. Actualmente, os micróbios observados no microscópio óptico composto, são bastante diferentes dos observados por Leeuwenhoek.

Devemos considerar que, apesar do microscópio de Leeuwenhoek ter capacidade de ampliar mais de 200 vezes, os conhecimentos científicos da época relativamente a microrganismos ainda eram muito rudimentares. Assim, estabeleciam-se algumas homologias com a anatomia humana, pois esta era já bem conhecida. Para além deste aspecto, os cientistas encontravam-se sob pressão da religião, e mesmo quando faziam descobertas que iam contra noções bíblicas tinham receio de serem condenados e ridicularizados.

(microscópio de Culpeper) (microscópio de Cuff)


Inevitavelmente, o estilo artístico rococó não poderia ter deixado de influenciar o microscópio. Este estilo desenvolvido em França a partir dos primeiros anos do séc. XVIII, expandiu-se depois para a Alemanha e Aústria a posteriormente para os restantes países da Europa. Notabilizou-se pelo abandono da austeridade e solenidade do barroco, em favor de uma linguagem mais requintada e sensual, na qual o ornamento assumiu um papel fundamental.

O microscópio construído pelos irmãos Adams para o Rei George III, em prata e querubins, apesar de sua sofrível qualidade óptica, merece a atenção da crónica histórica.

Após estas primeiras descobertas, os estudos microscópicos progrediram muito pouco, e nos duzentos anos seguintes, nenhuma descoberta importante foi feita.

Finalmente, a partir de 1830, começaram a produzir-se lentes acromáticas, que não dão origem a aberrações. Este progresso culminou com a invenção, pelo físico alemão Ernest Abbé, do microscópio acromático com condensador, praticamente idêntico aos utilizados atualmente.

O Microscópio Mais Potente do Mundo

Quando nós ‘vemos’, usamos nossos olhos e vemos porque a luz se reflete dos objetos que estamos vendo. Apague a luz e teremos muita dificuldade em ver. Para ver objetos tão pequenos para os vermos apenas com nossos olhos usamos um microscópio. A luz do objeto que queremos ver é ampliada com lentes num microscópio e veremos uma imagem virtual daquele diminuto objeto.

O menor objeto que podemos ver com um ‘microscópio óptico”é de cerca 500 nanômetros. Um nanômetro é um bilionésimo (isto é, 1.000.000.000º) de um metro. Assim o menor objeto que você pode ver com um microscópio é cerca de 3000 vezes menor que a espessura de um fio de cabelo. Bactérias são de cerca 1000 nanômetros de tamanho. A razão pela qual não podemos ver nada menor é porque esses microscópios utilizam luz. Não pensamos na luz como tendo tamanho, mas a luz visível é de aproximadamente 500-800 nanômetros. Para ver qualquer coisa menor, precisamos de um microscópio mais potente.

Microscópios eletrônicos ‘veem’ objetos usando elétrons em vez de luz. Elétrons são muito menores que o comprimento de onda da luz visível e assim objetos bem menores podem ser vistos com esses microscópios eletrônicos. As imagens que você obtém com um microscópio eletrônico são em preto e branco porque necessitamos de luz visível para ter cores. Algumas vezes vemos imagens de microscópio eletrônicas que tem cores. Essas cores são adicionadas pelos cientistas, como Dennis Kunkel, para ajudar a ressaltar coisas importantes ou às vezes porque parecem apenas modernas.

Os microscópios mais poderosos do mundo não vêem coisas com luz ou mesmo com elétrons. Eles vêem coisas sentindo, sentindo como uma ponta bem afiada na extremidade de alguma coisa que se parece como uma agulha. Às vezes cientistas colocam nanotubos de carbono na extremidade para fazê-la ainda mais afiada. Uma ponta assim tão aguda tem o tamanho de alguns poucos átomos. Uma ponta tão afiada que à medida que se move ao longo de alguma coisa ela sente sua forma. Esses poderosos microscópios são chamados microscópios de força atômica, porque eles podem ver coisas pela forças entre os átomos. Assim, com um microscópio de força atômica você pode ver coisas tão pequenas quanto uma cadeia de ADN (DNA) ou mesmo átomos individuais. Esses microscópios usam computadores para ajudarem a converter a informação obtida pelo toque na amostra, de modo a torná-la uma visão tridimensional do objeto. Deste modo, com o microscópio mais poderoso do mundo, cientistas são capazes de ‘ver’ ADN e relatar que ele é uma hélice dupla exatamente como Watson e Crick mostrara cerca de 50 anos atrás!.

Microscópio Eletrônico

Em 1924 o físico francês Louis de Broglie mostrou que um feixe de elétrons pode ser considerado uma forma de movimento ondular com comprimentos de onda muito menores que os da luz. Com base nessa idéia, o engenheiro alemão Ernst Ruska inventou o microscópio eletrônico em 1933. Nesse aparelho, as amostras são iluminadas por um feixe de elétrons, focalizados por um campo eletrostático ou eletromagnético. Os microscópios eletrônicos produzem imagens detalhadas com uma ampliação superior a 250.000 vezes. Ao mostrar imagens de objetos infinitamente menores que os observados ao microscópio óptico, o microscópio eletrônico contribuiu para o progresso do conhecimento da estrutura da matéria e das células.

Microscópio de Tunelamento

A invenção, em 1981, do microscópio de tunelamento (MT) valeu ao alemão Gerd Binnig e ao suíço Heinrich Rohrer o Prêmio Nobel de física de 1986. O MT mede a corrente elétrica criada entre a superfície do objeto estudado e uma ponteira-sonda de tungstênio. A força da corrente depende da distância entre a ponteira e a superfície. A partir dessa informação, é possível produzir uma imagem de alta resolução, em que são vistos até os átomos. Para isso, a extremidade da ponteira-sonda deve consistir em um único átomo, e sua elevação sobre a superfície tem de ser controlada com uma posição de alguns centésimos de angström (o diâmetro de um átomo é de aproximadamente um angström, ou um décimo bilionésimo de metro). Durante seus movimentos invisíveis, a ponteira é guiada por alterações minúsculas no comprimento das pernas de um tripé de sustentação. Essas pernas são feitas de um material piezelétrico que muda de dimensões sob a influência de um campo elétrico.
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Microscópio Acústico

Como as ondas sonoras têm comprimento de onda comparável ao da luz visível, surgiu, na década de 1940, a idéia de empregar som e não luz em microscopia. Os primeiros microscópios acústicos, porém, foram produzidos somente na década de 1970. Como as ondas sonoras, ao contrário da luz, podem penetrar em materiais opacos, os microscópios acústicos são capazes de fornecer imagens das estruturas internas, assim como da superfície, de muitos objetos que não podem ser vistos ao microscópio óptico.

Microscópio Ótico

Também conhecidos como lupas ou lentes de ampliação, os microscópios mais simples são dotados de uma lente convergente, ou de lentes equivalentes. Para facilitar o manuseio e a observação, algumas lentes são montadas em suportes, fixos ou portáteis, como os que se usam nas lentes de leitura. Os microscópios simples já eram utilizados em meados do século XV. Em 1674, o naturalista holandês Antonie van Leeuwenhoek produziu lentes suficientemente poderosas para observar bactérias de dois a três micrometros de diâmetro.

O microscópio composto consta, em essência, de um sistema óptico formado por dois conjuntos de lentes. Um conjunto, denominado objetiva, é montado perto do objeto examinado e forma no interior do aparelho uma imagem real. O outro conjunto, chamado ocular, permite ao observador ver essa imagem ampliada. A objetiva tem um poder de ampliação que varia de duas a cem vezes, enquanto o da ocular não ultrapassa dez vezes.

A objetiva e a ocular são colocadas nas extremidades diametralmente opostas de um tubo, o canhão, constituído de duas partes encaixadas, que podem ser estendidas e encurtadas, como tubos telescópicos. O movimento é possibilitado por dois parafusos, o macrométrico e o micrométrico, conforme seja ele rápido ou lento. Essa variação do comprimento do canhão resulta na aproximação ou afastamento do conjunto objetiva-ocular com relação ao objeto observado. A distância entre os dois sistemas de lentes, porém, permanece constante.

O canhão é montado numa armação articulada que sustenta também a platina (chapa sobre a qual é colocada a lâmina de vidro com o objeto a ser observado). Os raios luminosos provenientes de uma fonte qualquer, natural ou artificial, são projetados no objeto com ajuda de um espelho refletor móvel e de uma pequena lente, chamada condensador. Para ser ampliado, o objeto precisa ser posto a uma distância do instrumento pouco maior que a distância focal da objetiva. A ampliação obtida é função das distâncias focais dos dois sistemas de lentes e da distância que os separa.

Os microscópios mais antigos eram dotados de uma objetiva simples. Usavam-se sistemas de prismas para fornecer ao instrumento visão binocular. Esse tipo de microscópio é usado ainda hoje, mas seu emprego tem diminuído em benefício do microscópio de dupla objetiva, dotado de visão binocular. Constituído de dois microscópios (um para cada olho do observador), montados de tal maneira que os raios luminosos se concentram todos no foco comum aos dois sistemas ópticos, o microscópio de objetiva dupla pode ser dotado de visão estereoscópica (para formar imagens em três dimensões), para o que são empregados prismas especiais. A utilização do microscópio em serviços especializados, nos quais se exige grande precisão, é possibilitada pelo uso de diversos acessórios, entre os quais se contam filtros, discos micrométricos, oculares micrométricas, polarizadores e analisadores.

A Origem

A invenção do microscópio é atribuída aos holandeses Hans Janssen e Zacharias Janssen, fabricantes de óculos que viveram no final do século XVI. Com as suas observações eles descobriram que duas lentes montadas apropriadamente em um tubo, tenham capacidade de ampliar as imagens, permitindo a observação de objetos pequenos, invisíveis a olho nu.